JP3493276B2 - 半導体レーザ装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ装置及びその製造方法Info
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Description
置等に用いられる半導体レーザ装置及びその製造方法に
関する。
オディスク(DVD)は、映像の記録として135分の
動画を再生可能であること、また情報記録として4.7
GByteの容量が記録できることで、従来のCDを受
け継ぎ発展することが期待されている。
像記録)、DVD−ROM(情報記録)、DVD−R
(1回書き込みの情報記録)の再生及びデータの読み出
しに加えて、従来より広く使用されてきたCD(音楽記
録)、CD−ROM(情報記録)、CD−R(1回書き
込みの情報記録)も再生及びデータの読み出しを行うこ
とが要望されている。
以下の2点で大きな違いがある。まず、第1の違いとし
ては、光ディスクの基板の厚さを1.2mmから0.6
mmとた点である。これは記録密度の向上をねらい集光
用のレンズのNAを大きくした時に、光ディスクの傾き
に対する許容度を大きくするためである。
する半導体レーザの波長である。従来のCDでは半導体
レーザの波長は約780nmであり、DVDでは630
nmまたは650nmの半導体レーザを使用する。これ
は、集光スポットの大きさが波長に比例するためであ
る。
プにとって、基板の厚さが異なる2種類の光ディスクを
読み取ることは、収差の点で難しい。即ち、例えば基板
厚さ0.6mmで設計されたレンズ系そのままでは、基
板厚さ1.2mmの光ディスクを読み取ることはできな
い。
る。例えば、CD用とDVD用の2種の対物レンズを切
り替える方法、2焦点のレンズを対物レンズに用いる方
法、液晶シャッタを使用する方法等である。これらの方
法により、基板厚さが異なる2種の光ディスクを読み出
すことが可能となり、DVD再生装置で従来のCD、C
D−ROMの読み出しを図ることが検討されている。
しているCD−Rを読み出すことは困難である。なぜな
らば、1回書き込みのCD−Rは記録方式として780
nmに反応する色素を使用しているためである。そのタ
イプのCD−Rは読み取りのための半導体レーザの波長
が780nmである必要がある。
あるDVD用ピックアップとしては、以下の構成が考え
られる。
D用のピックアップの2つを、再生装置内に備えること
である。この場合、ピックアップは独立しており、DV
D専用のピックアップ装置には630nmまたは650
nmの半導体レーザ及びNA0.6の対物レンズを持
ち、CD専用ピックアップ装置には780nmの半導体
レーザ及びNA0.45の対物レンズを持つことにな
る。しかしながら、この方法は再生装置の大型化および
コストアップにつながる。
クアップを搭載し、その発光波長を780nm及び63
0nm又は650nmの2種類の光を出すようにする方
法が求められる。
としては、以下のような構造が提案されている。
を2種類装備する。
接する半導体レーザチップ100、101に対して、そ
れぞれコート膜102、103の膜厚を変えて異なる波
長で発振させる。ここで、各半導体レーザチップ100
及び101の活性層はそれぞれ、104及び105であ
る。
接する半導体レーザ200、201のそれぞれの活性層
202及び203の下部の溝204及び205の幅を変
え、各活性層のAl含有量を変えて発振波長を変える。
性層300と第2、3のクラッド層301及び302か
らなるダブルヘテロ接合を持ち、その上部に第2の活性
層303と第4、5のクラッド層304及び305から
なるダブルヘテロ接合を持つ半導体レーザを備える。な
お、図5中、306は基板、307はバッファ層、30
8はリブ側面部、309はコンタクト層、310は電極
である。
e Inner Stripe)構造の半導体レーザの例を示してい
る。なお、図6中、311は基板、312は電流阻止
層、313は電極である。
1)の構造には発光スポットの問題がある。即ち、ピッ
クアップで同一のレンズを用いて2つの異なる波長の光
を使うためには、発光スポット間の距離が少なくとも1
00μm以下である必要がある。通常形状のパッケージ
では、半導体レーザチップを並べて載置するため、発光
スポット間の距離は100μm以上となり、また、チッ
プのパッケージへの貼り付けは、数10μm程度の誤差
を含む。
差が大きくとれないという問題点がある。即ち、図3及
び図4とも、活性層は1回の成長で行うため(活性層1
04及び105、活性層202及び203)、材料系は
同一の材料となる。従って、多少のAl混晶比の差異を
設けることはできるものの、780nm帯であればAl
GaAsを使用するのであり、その波長差は高々10n
m程度に過ぎない。DVDピックアップがCD−Rとの
互換性をとるためには、780nmと630nmまたは
650nm帯の発光波長を発生する必要があり、上記構
造では、この波長差を満足することはできない。
は、活性層、クラッド層として、GaInP、AlGa
InPを用いる必要があり、活性層、クラッド層からな
るダブルヘテロ構造は全く異なる材料で構成する必要が
ある。
リッジ構造と呼ばれるタイプの構造である。この構造
は、気相成長法(有機金属気相成長法(MOCVD
法)、分子線エピタキシー法(MBE法))で成長す
る。
は、リブ側面部308の成長の後、SiO2を除去した
後の表面は平坦ではなく、凸型の形状となる。この後、
MOCVD法またはMBE法にてp−GaAsコンタク
ト層307及びクラッド層305、活性層303、クラ
ッド層304を成長すると、その下地であるp−GaA
sコンタクト層の309、リブ側面部308の形状をそ
のまま保ったまま成長を行うため、活性層303が湾曲
した構造となる。
は、半導体レーザを高温にて動作させた場合の信頼性が
悪くなり、実際のピックアップに組み込んで使用するこ
とができない。
VSIS構造と呼ばれるタイプのレーザであるが、この
構造は液相成長法(LPE法)で成長するのが通常であ
り、この方法ではAlGaInPを成長することは不可
能である。
に本発明による半導体レーザ装置は、ステム上に、第1
の活性層を有する第1の半導体レーザ部、第2の活性層
を有する第2の半導体レーザ部が順次積層され、且つ前
記第1の活性層の材料系と第2の活性層との材料系とが
異なることを特徴とする。
ッジ構造を有し、前記第2の半導体レーザ部はVSIS
構造を有することを特徴とする。
がAlGaInP系の材料からなり、前記第2の半導体
レーザ部の活性層がAlGaAs系の材料からなること
を特徴とする。
は、前記第2の半導体レーザ部を形成した後に、前記第
2の半導体レーザ部上に前記第1の半導体レーザ部を形
成することを特徴とする。
の半導体レーザ部を形成した上に、リッジ構造を有する
第1の半導体レーザ部を形成するので、表面が完全な平
面である部分に第1の半導体レーザ部を形成することに
なり、高品位の半導体レーザ装置の実現が可能となる。
及び図2を参照して説明する。図1は本実施例による半
導体レーザ装置の断面図及びその部分拡大図である。
上に、2つの発光箇所を有する半導体レーザチップ2が
搭載されている。この半導体レーザチップ2は、635
nmのレーザ光を発するレーザ部3及び780nmのレ
ーザ光を発するレーザ部4とから構成されている。5、
6は各部の電極、7は共通電極、8は電気的接続をとる
ワイヤである。
いて、図2を参照して説明する。
てVSIS構造をとるレーザを作成する。まず、p−G
aAs基板10上に、液相成長(LPE)法によってn
−GaAs電流阻止層11を成長し、基板10に達する
ストライプ状のV溝12をホトリスグラフィ法と化学エ
ッチングにより作成する。
0℃である。次に、液相成長法でp−Al0.45Ga0.55
Asクラッド層13を、V溝12を埋めるように成長さ
せ、p−Al0.15Ga0.85As活性層14、n−Al
0.45Ga0.55Asクラッド層15、n−GaAsコンタ
クト層16を順次成長する。これにより、n−GaAs
コンタクト層16表面は平坦になる。
のであるが、上記n−GaAsコンタクト層16の上
に、MBE法によりn−AlGaInPクラッド層1
7、AlGaInP光ガイド層18、多重量子井戸活性
層19、AlGaInP光ガイド層20、p−AlGa
InPクラッド層21、p−GaInPエッチングスト
ップ層22、p−AlGaInPクラッド層23、p−
GaInP中間バンドギャップ層24、p−GaAsコ
ンタクト層25を順次積層する。ここで、基板温度は7
00℃である。
を蒸着し、フォトリソグラフィを行ってAl2O3膜をス
トライプ状にパターン加工する。この後、Al2O3膜を
マスクとして湿式エッチングを行ってコンタクト層2
5、中間バンドギャップ層24、クラッド層23の内、
Al2O3膜の両側に想到する部分を除去する。これによ
り、Al2O3膜の直下にメサ部26を形成する。
を除去する時は、p−GaInPエッチングストップ層
22との選択エッチングを行ってエッチングを確実に停
止させる。この後、第2回目のMBE成長を行ってメサ
部26の両側にn−GaAs27が断面凸状に成長す
る。そして、フォトリソグラフィを行って、n−GaA
s多結晶を選択エッチングして除去する。
形成するために、フォトリソグラフィにてp−GaAs
基板10、n−GaAs電流阻止層11、p−Al0.45
Ga0.55Asクラッド層13、p−Al0.15Ga0.85A
s活性層14、n−Al0.45Ga0.55Asクラッド層1
5の一部を除去する。
の裏面及びn−GaAsコンタクト層25にそれぞれ、
共通電極7、電極6及び電極5を形成する。
50mA、635nmでのしきい値は40mAと低い値
が得られた。また、高温一定出力における通電テストで
信頼性の試験を行ったところ、60℃、5mWの試験で
5000時間以上の安定動作を保証できた。
As基板10側もリッジ構造である素子も作製し比較を
行った。
い値は52mA、635nmでのしきい値は64mAと
なり、780nm発光部分ではほぼ同様の値が得られる
が、635nmでのしきい値は高くなっている。
発光時は、60℃、5mWの試験で5000時間以上安
定動作を得ることができたが、635nm発光時は、同
条件において500時間で停止した。
いては、n−GaAsコンタクト層16の成長後の表面
が完全な平面であるため、その上に成長するレーザ構造
が高い品位に成長できることを示し、また、逆に基板側
にリッジ構造を成長する構造では、その構造の上面には
必ず不均一な界面が発生し、その上に成長するレーザ構
造に対して悪影響を与えることを示している。
の距離を数10μm以下の距離とすることができる。
nGaAlP系の材料の例を挙げたが、他の材料、例え
ばInGaAsP、ZnSSe、GaN等、他の系統の
材料を使用してもよい。また、成長方法はMBEに限ら
ず、MOCVD、MOMBE、CBE等が使用できる。
ップに組み込めば、2重焦点のレンズを用いることによ
り、単一の光路で635nmの光と780nmの光を発
生させることが可能となる。したがって現在流通してい
るCD−Rを含めた全てのDVD、CD関連のディスク
を読み出すことが可能となる。
異なる発光波長をそれぞれ出射する複数の発光部を有
し、且つ長時間の安定動作が可能な高信頼性の半導体レ
ーザを実現できる。
断面図。
ための部分拡大図。
図。
断面図。
断面図。
Claims (3)
- 【請求項1】 ステム上に、第1の活性層を有する第1
の半導体レーザ部、第2の活性層を有する第2の半導体
レーザ部が順次積層され、且つ前記第1の活性層の材料
系と第2の活性層の材料系とが異なり、前記第1の半導体レーザ部の活性層がAlGaInP系
の材料からなり、前記第2の半導体レーザ部の活性層が
AlGaAs系の材料からなる ことを特徴とする半導体
レーザ装置。 - 【請求項2】 前記第1の半導体レーザ部はリッジ構造
を有し、前記第2の半導体レーザ部はVSIS構造を有
することを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ装
置。 - 【請求項3】 請求項1に記載の半導体レーザ装置の製
造方法であって、前記第2の半導体レーザ部を形成した
後に、前記第2の半導体レーザ部上に前記第1の半導体
レーザ部を形成し、この後、前記第1の半導体レーザ部
側を前記ステム上に搭載することを特徴とする半導体レ
ーザ装置の製造方法。
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JP03681897A JP3493276B2 (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
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JPH10233550A JPH10233550A (ja) | 1998-09-02 |
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1997
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